DE2754430A1

DE2754430A1 - Steuereinrichtung fuer mindestens zwei verstellbare pumpen

Info

Publication number: DE2754430A1
Application number: DE19772754430
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ing Grad Zirps
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1977-12-07
Publication date: 1979-06-13
Also published as: GB1599233A

Description

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-Ϊ- R- Erder Technik

Es sind Hydrauliksysteme bekannt, bei denen sowohl Druck als auch Volumenstrom einer Verstellpumpe dew momentanen Bedarf des Verbrauchers angepaßt werden. Solche System haben Verstellpumpen, deren Volumenstrom mit einem Druckregler so geregelt werden, daß zwischen Pumpenausgang und Verbraucheranschluß des jeweils betätigten Wegeventils eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Die Rückführung des Verbraucherdruckes erfolgt über eine zusätzliche Steuerleitung. Solche Systeme werden auch load sensitive Systeme genannt. Bei anderen bekannten Systemen, die unter dem Begriff Grenzlastregelung bekannt sind, kann die Lastverteilung auf die einzelnen Verstellpumpen bei Erreichen der Grenzlast dadurch erfolgen, daß die Stellkolben aller Pumpen mit gleichem Steuerdruck beaufschlagt werden. Dabei stellen sich die Fördervolumina entsprechend den konstruktiven Merkmalen ein, z. B. gleichen Pumpen gleiche Fördervolumina. Eine Beeinflussung dieser Förderstrom-Verteilung von den Wegeventilen her ist nur schwer möglich.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch nach Erreichen der Grenzlast die Volumenströme der Verstellpumpen den Öffnungsquerschnitten der betätigten Wegeventile entsprechend zugemessen werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

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Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine erste Steuereinrichtung für zwei verstellbare Pumpen in schematischer Darstellung, Figur 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 1, auszugsweise.

Beschreibung der Erfindung

Von einer Antriebsmaschine 10 werden zwei verstellbare Pumpen 11, 12 und eine Hilfspumpe 13 mit konstantem Fördervolumen angetrieben. Die Pumpe 11 fördert in eine Leitung 14, die Pumpe 12 in eine Leitung 15 und die Pumpe 13 in eine Leitung 16. Zur Verstellung der Pumpe 11 dient ein Servomotor 17 mit Druckfeder 17", zur Verstellung der Pumpe 12 ein Servomotor 18 mit Druckfeder 18'. Für die Verstellung der Pumpe 12 dienen außerdem drei Steuerventile 19, 20, 21. Zum Einstellen der Verstellpumpe 11 dienen zwei Steuerventile 22, 23. Diese Ventile sind als 3/2-Wegeventile mit zwei Schaltstellung I und II ausgebildet. Sie sind druckmittelbetätigt und zusätzlich wirken auf die Steuerventile 19, 21 und 22 noch jeweils eine Feder ein, die nicht näher bezeichnet sind.

Die Pumpe 12 versorgt zwei Verbraucher 25, 26, wobei dem Verbraucher 25 ein Dreiwegeventil 27, dem Verbraucher ein Dreiwegeventil 28 zugeordnet ist. Auch die Pumpe 11 versorgt zwei Verbraucher 29, 30, wobei dem Verbraucher 29 ein Dreiwegeventil 31 zugeordnet ist, dem Verbraucher 30 ein Dreiwegeventil 32. In den Zuleitungen von den Pumpen zu den Wegeventilen bzw. den Verbrauchern befinden sich nicht näher bezeichnete Rückschlagventile.

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Von der Leitung 15 führt eine Leitung 33 zur Betätigungsvorrichtung 34 für das Steuerventil 19. Außerdem verläuft von der Leitung 15 eine Leitung 35 an das Steuerventil 19. Von der Leitung 15 führt auch eine Leitung 36 zur Betätigungsvorrichtung 37 des Steuerventils, außerdem verläuft eine Leitung 38 an das Steuerventil 20.

Die Leitung 16 der Hilfspumpe 13 führt zu einem Druckbegrenzungsventil 40. In dieser Leitung ist eine Meßdrossel 41 angeordnet. Von einer Stelle vor der Meßdrossel geht eine Leitung 42 aus, die zu einer Betätigungsvorrichtung 43 des Steuerventils 21 führt. Von einer Stelle hinter der Drossel 41 geht eine Leitung 44 aus, die an das Steuerventil 21 führt. Von der Leitung 44 zweigt eine Leitung 45 ab, die zu einer Betätigungsvorrichtung 46 des Steuerventils 21 führt. Diese Betätigungsvorrichtung wirkt in entgegengesetzter Richtung wie die Betätigungsvorrichtung 43. Auf der Seite der Betätigungsvorrichtung 46 ist außerdem noch eine Feder 47 vorgesehen, die in der gleichen Richtung wirksam ist wie die Betätigungsvorrichtung 46. Vom Steuerventil 21 geht eine Leitung 48 aus, welche in eine Leitung 49 mündet. Die Leitung 49 führt einerseits zu einer Betätigungsvorrichtung 50 des Steuerventils 20, andererseits zu einer Betätigungsvorrichtung 51 des Steuerventils 23. Vom Steuerventil 21 führt außerdem ein Anschluß 52 zu einem Behälter 53. Am Steuerventil 2O ist noch eine dritte Betätigungsvorrichtung 54 vorgesehen - sie liegt auf derselben Seite wie die Betätigungsvorrichtung 50 und gegenüber der Betätigungsvorrichtung 37 - von der eine Leitung zu einer Leitung 56 führt.

Vom Steuerventil 20 geht eine Leitung 57 aus, welche zum Steuerventil 19 führt. Weiterhin führt vom Steuerventil 20 ein Anschluß 58 zum Behälter 53. Vom Steuervnetil 19 geht

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eine Leitung 59 aus, die zum Servomotor 18 der Pumpe 12 führt.

Die Leitung 56 hat eine Zweigleitung 61, welche zum Wegeventil 27 führt. Die Leitung 56 mündet einerseits über eine Drossel 62 in den Behälter 53 und mündet andererseits am Dreiwegeventil 28.

Vom Wegeventil 27 führen zwei Leitungen 63, 64 zum Verbraucher 25, vom Wegeventil 28 führen zwei Leitungen 65, 66 zum Verbraucher 26. Vom Wegeventil 31 führen zwei Leitungen 67, 68 zum Verbraucher 29, während vom Wegeventil 32 zwei Leitungen 69, 70 zum Verbraucher 30 führen. Sämtliche Wegeventile 27, 28, 31 und 32 haben drei Schaltstellungen I bis III, von denen die Schaltstellung II eine Sperrstellung ist, die Stellungen I und III Zu- bzw. Abflußleitungen zu den Verbrauchern. Von der jeweiligen Zuflußleitung 71 bis 78 innerhalb der Wegeventile ist jeweils eine verstellbare Drossel 80 bis 87 angeordnet, wobei jeweils von einer Stelle flußaufwärts dieser Drossel ein Steuerkanal 89 bis 96 ausgeht.

An die Leitung 14 ist eine Leitung 98 angeschlossen, die zu einer Betätigungsvorrichtung 99 des Steuerventils 22 führt. Außerdem führt von der Leitung 14 eine Leitung 1OO an das Steuerventil 22. Auf die Steuerventile 19, 22 wirken entgegen den Betätigungsvorrichtungen 34, 99 Federn 101 und 102 ein. Vom Steuerventil 22 führt eine Leitung 103 zum Servomotor 17 der Pumpe 11. Weiterhin führt vom Steuerventil 22 eine Leitung 1Ο4 zum Steuerventil 23, von dem eine Leitung 105 zur Leitung 14 führt. Von der Leitung 14 führt noch eine Leitung 106 zu einer Betätigungsvorrichtung 107 des Steuerventils 23. Das Ventil 23 hat einen Anschluß 108, welcher zum Behälter 53 führt. Das Steuerventil 23 hat eine dritte Betätigungsvorrichtun 110, die auf derselben Seite liegt wie die Betätigungsvorrichtung 51,

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aber auf der entgegengesetzten Seite wie die Betätigungsvorrichtung 107. Von der Betätigungsvorrichtung 110 geht eine Leitung 111 aus, welche in eine Leitung 112 mündet, die einerseits zum Behälter Sl führt und von der andererseits eine Leitung 113 zum Wegeventil 31 und eine Leitung 114 zum Wegeventil 32 führt. An die Leitung 49 ist ein Druckspeicher 115 angeschlossen. .

Von den Verbrauchern 25, 26 führen Rückleitungen 116, 117 zum Behälter 53, während von den Verbrauchern 29, 30 Rückleitungen 118, 119 ebenfalls zum Behälter 53 führen. In der Leitung 112 ist noch eine Drossel 120 eingebaut.

Bei Inbetriebnahme der Antriebsmaschine 1O befinden sich die Steuerventile 19, 22 in Schaltstellung t, die Steuerventile 20, 23 in SchaltsteTlung II und es befindet sich das Steuerventil 21 in Schaltstellung I. Infolge dieser Schaltstellungen sind die Servomotoren 17, 18 der Pumpen 11, 12 über die Ventile 20,23 mit den Druckleitungen 14, 15 der Pumpen verbunden, welche dadurch auf Null-Förderung zurückgestellt sind. Am Druckausgang dieser Pumpen - d. h. in den Leitungen 14, 15 - herrscht nur der geringe Druck, der zur Aufrechterhaltung der Null-Förderstellüng notwendig ist. Die Federn 17', 18' sind dagegen bestrebt, die Pumpen auszustellen, d.h. in Förderstellung. Die Betätigungseinrichtungen an den Steuerventilen sind druckbeaufschlagte Kolben, welche die Steuerschieber der Ventile betätigen.

Bei Erreichen der Nenndrehzahl des Antriebsmotors wird durch den Druckabfall an der Meßdrossel 41 das Steuerventil 21 in seine Schaltstellung II gebracht, da der Druck in der Leitung 44 geringer ist als in der Leitung 42 vor der Drossel. Ein Teilstrom der Hilfspumpe 13 fließt nun über das Steuerventil

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21 in die Leitung 49 und füllt den Druckspeicher 115 auf. Dieser dient nur zur Stabilisierung des Steuerkreises und kann eventuell durch eine elastische Leitung ersetzt werden.

An den Betätigungsvorrichtungen 46 und 51 der Steuerventile 21 und 23 herrscht nun ein Druck, wie er durch das Druckbegrenzungsventil 40 festgelegt ist. Dieser Druck herrscht in der Leitung 44 der Leitung 49. Dadurch steigt der Druck in den Leitungen 14, 15 auf einen festgelegten Basisdruck von etwa 20 bis 30 bar an, der, wie beschrieben, durch den Abschaltdruck des Druckbegrenzungsventils 4O bestimmt ist. Die Pumpen 11, 12 bleiben dabei immer noch in Nullforderstellung.

Wenn eines oder mehrere der Wegeventile 27 bis 32 betätigt werden - es sei angenommen dies sei das Ventil 27 - gelangt eine geringe Druckmittelmenge aus der Leitung 15 über den Kanal 89 und die Drossel 8O in die Leitungen 61 und 56. Dort kann sich infolge der Drossel 62 ein geringer Druck aufbauen, der auch in der Leitung 55 herrscht und damit in der Betätigungseinrichtung 54 und der genügt, das Steuerventil 20 in seine Schaltstellung I zu bringen. Dadurch kann aus der Leitung 15 kein Druckmittel mehr zum Servomotor 18 gelangen, d. h. in diesem wird der Druck abgebaut, und die Feder 18' des Servomotors kann die Pumpe 12 ausstellen, d. h. auf Förderung einstellen. Der Förderstrom wird so lange vergrößert, bis der Druckabfall an der Schieberöffnung des Wegeventils 27 gleich dem Basisdruck wird. Dazu ist zu erwähnen, daß, je nach dem, wie weit der Schieber des Ventils 27 geöffnet ist, ein Druckabfall stattfindet.

Solange das Steuerventil 21 in Schaltstellung II steht - und das ist der Fall, wenn die Antriebsmaschine 10 mit Nenndrehzahl läuft und der Druckabfall an der Meßdrossel 41 ausreichend groß ist — bleibt der Druckunterschied zwischen dem Ausgang der

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Pumpe 12 und den Steuerleitungen 56, 112 konstant. Daraus ergibt sich, daß die den Verbrauchern zufließenden Druckmittelmengen nur vom Öffnungsquerschnitt der ihnen zugeordneten und betätigten Wegeventile abhängig ist, d. h. unabhängig vom Lastdruck zugemessen wird. Dies gilt aber jeweils nur bei Betätigen eines Verbrauchers pro Pumpe.

Ist je ein Verbraucher in einem Kreis eingeschaltet und werden die Öffnungsquerschnitte der beiden Wegeventile weiter geöffnet bzw. steigen die Lastdrücke an, so kann die Belastungsgrenze der Antriebsmaschine 10 erreicht werden. Als Folge davon fällt deren Drehzahl ab. Im gleichen Maß sinkt die Fördermenge der Hilfspumpe 93 und der Druckabfall an der Meßdrossel 41 wird entsprechend kleiner. Dieser kleinere Druckabfall bewirkt, daß das Steuerventil 21 in seine Schaltstellung I geschoben wird. Dadurch wird die Leitung 49, die die beiden Betätigungsvorrichtungen 50, 51 der Wegeventile 20, 51 verbindet, mit dem Behälter 53 verbunden und der Druck abgesenkt. Beide Steuerventile 20, 23 gehen nun in Schaltstellung II und verbinden die Servomotoren der Pumpen 11 und 12 mit ihren jeweiligen Förderleitungen, d. h. Druckmittel kann aus der Leitung 15 über die Leitung 38, das Wegeventil 20, die Leitung 57, das Wegeventil 19 und die Leitung 59 zum Servomotor 18 gelangen. Dasselbe findet bei der Pumpe 11 statt. Beide Pumpen werden nun so lange entgegen den Federn 17¹, 18' zurückgestellt, bis infolge der Entlastung der Antriebsmaschine die Drehzahl wieder auf den Nennwert ansteigt. Der nun niedrigere Druck in der Leitung bewirkt, daß der Druckunterschied zwischen den Ausgängen der beiden Pumpen 11, 12 und den Leitungen 56 .und 112 ebenfalls kleiner ist. Infolge dessen wird der beiden Verbrauchern zufließende Volumenstrom unter Wahrung des ursprünglichen Verteilungsverhältnisses kleiner.

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Wenn in der Anlage ein unzulässig hoher Druck erreicht wird, bringt die Betätigungsvorrichtung 34 das Steuerventil 19 in seine Schaltstellung II, worauf Druckmittel in der Leitung über die Leitung 59 zum Servomotor 18 fließen kann und die Pumpe 12 rasch auf Nullförderung zurückstellt.

Die eben geschilderten Vorgänge gelten in genau derselben Weise für die an die Pumpe 11 angeschlossenen Vorrichtungen und Verbraucher.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 zeigt eine geringfügige Abwandlung desjenigen nach der Figur 1. An die Verbindungsleitung 121 der Ventile 20', 23' - siehe entsprechend den Ventilen 20, 23 des Ausführungsbeispiels der Figur 1 - ist nun kein Druckspeicher angeschlossen. Statt dessen wirkt nun aber der Druck in der Steuerleitung 121 über Federn 122, 123 an den Betätigungseinrichtungen 50', 51' auf die Steuerschieber der Steuerventile 20', 23'. Das bewirkt, daß unterhalb der Grenzlast, bei der die Pumpen 11, 12 zurückgestellt werden die Betätigungseinrichtungen 50', 51' (Kolben) die Federn um einen festen Betrag vorspannen. Dadurch bleibt der Differenzdruck zwischen dem Ausgang der Pumpen 11, 12 und den Steuerleitungen 56, 112 konstant. Er verringert sich erst, wenn der Druck in der Verbindungsleitung 121 bei Erreichen der Grenzlast abgesenkt wird.

Zusammenfassend sei noch einmal aufgeführt, daß der Vorteil der Steuereinrichtung darin besteht, daß auch nach Erreichen der Grenzlast in einem load sensitiv System mit mehreren Verstellpumpen, die durch einen hydraulischen Grenzlastregler beeinflußt werden, die den Verbrauchern zufließenden Druckmittelströme den Öffnungsquerschnitten der Wegeventile 27 bis entsprechend zugemessen werden.

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Die Erhaltung des Verteilungsverhältnisses in allen möglichen Betriebszuständen ist besonders wichtig in Baumaschinen, weil dadurch die aus Bewegungen mehrerer Verbraucher resultierende Bewegungsrichtung des Werkzeugs (z. B. Schaufel, Lasthaken,
Löffel usw.) erhalten bleibt, ohne daß ein korrigierender Eingriff des Bedienungsmannes notwendig ist.

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Claims

17.11.1977 Wd/Ht

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

M .J Steuereinrichtung für mindestens zwei von einer gemeinsamen Antriebsmaschine angetriebenen, einzeln verstellbaren Pumpen und mit einer Hilfspurape, die das für den Steuerkreis benötigte Druckmittel liefert, in deren Auslaßleitung eine Drossel angeordnet ist, und wobei jeder Pumpe mindestens ein Verbraucher zugeordnet ist, der über jeweils ein ihm zugeordnetes Wegeventil mit Druckmittel versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einer ersten verstellbaren Pumpe drei druckmittelbetätigte Steuerventile (19 bis 21) zugeordnet sind, jeder weiteren Verstellpumpe dagegen zwei druckmittelbeaufscnlagte Steuerventile (22, 23), die zur Steuerung eines jeder Verstellpumpe zugeordneten und diese einstellenden Servomotors dienen, wobei jeweils ein erstes Steuerventil (19, 22) nur vom Druck der verstellbaren Pumpe, jeweils ein zweites Steuerventil (20, 23) vom Druck der verstellbaren Pumpe, dem Druck in einer Steuerleitung (56, 112), an die alle der jeweiligen Verstellpumpe zugeordneten Wegeventile (27 bis 32) angeschlossen sind sowie vom Druck der Hilfspumpe und das dritte Steuerventil (21) vor? Differenzdruck an der Meßdrossel (41) gesteuert wird.

ORIGINAL JiSPECTED

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Steuerventile (20, 23) über eine gemeinsame Druckleitung (49) ansteuerbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

an die Druckleitung (49) ein Druckspeicher (115) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Betätigungsvorrichtung der zweiten Steuerventile über Federn auf deren zugehörigen Schieber einwirken.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosseldruck der Rücklaufdruck der Wegeventile (27 bis 32) ist.

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